基因育苗論文：當前雜交和轉基因育苗透析

1、基因育苗論文：當前雜交和轉基因育苗透析 作者：李興鋒 童依平 單位：華中農(nóng)業(yè)大學 雖然遠緣雜交可以轉移來自不同近緣種、不同近緣屬的有利性狀和基因，在農(nóng)作物品種培育和保證我國糧食安全中發(fā)揮了巨大作用，但是它也存在著一些缺點，主要表現(xiàn)為由于雜交親本之間遺傳關系相對較遠，在雜交過程中會出現(xiàn)雜交不親和、雜種衰亡或不育，以及雜交后代瘋狂分離、獲得穩(wěn)定材料耗時較長等現(xiàn)象。此外，遠緣雜交技術中雜交親本之間親緣關系不能太遠，通常為不同屬植物之間的雜交，很少見到不同屬以上類型（如不同科間材料雜交）的雜交成功的報道，更不用說植物和動物或是微生物之間的遺傳信息交流。此外，遠緣雜交轉移外源優(yōu)良性狀時，通常是外源種屬的

2、整條染色體臂或者染色體片段向栽培品種的轉移。即使是小片段的外源染色體，其上面也可能有著成百上千的基因，因此其上面除了我們所想要的有利性狀和基因外，可能還攜帶有我們所不想要的不利性狀或基因。例如我們上面所說的小麥黑麥1bl1rs易位系，除了轉移黑麥的抗病、高產(chǎn)和廣適等優(yōu)良基因外，1rs上的黑麥堿合成基因也同時轉移到普通小麥中，導致所形成的此類小麥品種一般加工品質都比較差。 為了快速向目標品種中轉移優(yōu)良基因，科學家發(fā)明了轉基因技術。轉基因技術是指將外源基因整合在目標品種的基因組中，培育出符合人們要求的作物新品種的基因轉移技術。與傳統(tǒng)的雜交育種不同，轉基因技術最大的特點就是能夠實現(xiàn)優(yōu)良基因在植物、動

3、物和微生物間的轉移，進一步拓寬了育種中種質資源的利用范圍，從而培育出一些具有新的優(yōu)異性狀的品種，使得依靠常規(guī)育種技術達不到的目標得以實現(xiàn)。這一特點與育種途徑中的遠緣雜交有著異曲同工的特點，但是又有著其不可比擬的優(yōu)越性和特點。目前轉基因作物育種中的基因來源主要有三類，植物、微生物、動物。植物有利基因的利用：轉基因技術中植物科屬的界限正在被打破，不同科甚至親緣關系的優(yōu)良基因轉移已經(jīng)實現(xiàn)。例如科學家通過轉基因技術，將胡蘿卜素形成的基因轉移到水稻中，在水稻胚乳中可以合成胡蘿卜素，使得原本白色的大米變成了金黃色的“金色大米”。此外將紅樹耐鹽基因轉移進煙草、將仙人掌的抗旱基因轉移給谷類作物、將稗草的抗逆基

4、因轉移給水稻等研究均已獲得成功，相關的研究報道越來越多。除此之外，科學家還可利用轉基因技術增強或關閉作物本身的一些基因的表達從而實現(xiàn)作物改良的目的，例如我們可以通過基因干擾或沉默技術關閉小麥種子中黃色素合成相關基因，從而提高小麥面粉的白度，降低面粉中增白劑的使用。微生物有利基因的利用：這方面成功的例子比較多，也是目前有人質疑轉基因作物安全性的主要原因之一，因為目前抗蟲、抗病轉基因作物的抗性基因主要來自微生物。例如生產(chǎn)中廣泛應用的轉基因抗蟲棉的抗蟲基因就來自蘇云金芽孢桿菌（bt）的殺蟲蛋白基因。蘇云金桿菌是自然界中普遍存在的一類細菌，其含有的殺蟲基因已被作為生物殺蟲劑廣泛應用了60多年，其殺蟲原

5、理國內外已經(jīng)研究的十分清楚。此外利用編碼病毒外殼蛋白基因培育抗病毒病害的轉基因作物，利用細菌細胞壁降解酶基因、幾丁質酶等基因培育抗細菌性或真菌性病害的轉基因作物，均有了許多成功的報道。 動物中有利基因利用的報道相對較少，例如將魚的抗凍基因轉到農(nóng)作物身上提高農(nóng)作物的抗寒性，將螢火蟲的發(fā)光蛋白基因導入煙草，使其在夜間也能發(fā)光均有成功的研究報道，但距商業(yè)化還有一段距離。但是利用轉基因作物作為植物反應器生產(chǎn)藥用蛋白和疫苗已成為制藥產(chǎn)業(yè)重點開發(fā)的熱點領域，因為利用植物生產(chǎn)藥物比利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥物具有如下優(yōu)點：栽培費用低、產(chǎn)量高；從基因到蛋白所需用的時間相對較短；需要資金少；治療風險小。把基因藥物生產(chǎn)

6、逐步移向農(nóng)場，利用植物來生產(chǎn)藥物是一種全新的生產(chǎn)模式，國際上發(fā)達的工業(yè)國家特別是美國、英國、荷蘭、芬蘭和日本都已把植物反應器開發(fā)列入國家生物技術革命的戰(zhàn)略性計劃。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前已有幾十種藥用蛋白或多肽在植物中成功表達，一些研究機構或公司已開始從這些藥物蛋白的生產(chǎn)中獲得了巨大經(jīng)濟效益。例如利用植物表達生產(chǎn)乙肝疫苗、霍亂疫苗、口蹄疫疫苗等均有成功的研究報道。此外，與遠緣雜交相比，轉基因作物一般是一個或少數(shù)幾個目標基因的定向轉移，目標比較明確，后代表現(xiàn)容易預期和把握?？捎行У卮蚱朴欣蚝筒焕虻倪B鎖，充分利用有用基因實現(xiàn)作物的定向遺傳改良，加快作物的育種進程，使人們可以更快、更有目的地去培育我們所需要的品種。因此，在改良和提高現(xiàn)有轉基因